JP2014078704A5 - 半導体装置 - Google Patents

Claims (19)

1. 酸化物層および酸化物半導体層を含む多層膜と、
   前記多層膜と接して設けられたゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜を介して前記多層膜と重ねて設けられたゲート電極と、を有し、
   前記酸化物半導体層はインジウムを含み、
   前記酸化物半導体層は、前記酸化物層と接して設けられ、
   前記酸化物層は、前記酸化物半導体層よりもエネルギーギャップが大きく、かつインジウムを含むことを特徴とする半導体装置。
2. 酸化物層および酸化物半導体層を含む多層膜と、
   前記多層膜と接して設けられたゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜を介して前記多層膜と重ねて設けられたゲート電極と、を有し、
   前記酸化物半導体層はインジウムを含み、
   前記酸化物半導体層は、前記酸化物層と接して設けられ、
   前記酸化物層は、前記酸化物半導体層よりも伝導帯下端のエネルギーが真空準位に近く、かつインジウムを含むことを特徴とする半導体装置。
3. 請求項２において、
   前記酸化物層は、伝導帯下端のエネルギーが前記酸化物半導体層よりも０．０５ｅＶ以上２ｅＶ以下真空準位に近いことを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記酸化物半導体層にチャネルが形成されることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記酸化物半導体層の側端部に接して設けられたソース電極およびドレイン電極を有することを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   前記酸化物層は結晶質であり、
   前記酸化物層に含まれる結晶部のｃ軸は、前記酸化物層の表面の法線ベクトルに平行であることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
   前記酸化物半導体層および前記酸化物層は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）であり、
   前記酸化物層は、前記酸化物半導体層よりもＭに対するＩｎの原子数比が小さく、Ｉｎに対するＭの原子数比が大きいことを特徴とする半導体装置。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
   前記酸化物半導体層は、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ酸化物またはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物であることを特徴とする半導体装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
   前記酸化物半導体層の厚さが３ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、前記酸化物層の厚さが３ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
    前記酸化物層の厚さが３ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
    前記酸化物半導体層のシリコン濃度が、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満であることを特徴とする半導体装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、
    前記酸化物半導体層の炭素濃度が、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満であることを特徴とする半導体装置。
13. 第１の酸化物層、第２の酸化物層および酸化物半導体層を含む多層膜と、
    前記多層膜と接して設けられたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜を介して前記多層膜と重ねて設けられたゲート電極と、を有し、
    前記酸化物半導体層はインジウムを含み、
    前記酸化物半導体層は、前記第１の酸化物層と接して設けられ、
    前記第１の酸化物層は、前記酸化物半導体層よりもエネルギーギャップが大きく、かつインジウムを含み、
    前記酸化物半導体層は、前記第１の酸化物層と対向して前記第２の酸化物層と接して設けられ、
    前記第２の酸化物層は、前記酸化物半導体層よりもエネルギーギャップが大きく、かつインジウムを含むことを特徴とする半導体装置。
14. 第１の酸化物層、第２の酸化物層および酸化物半導体層を含む多層膜と、
    前記多層膜と接して設けられたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜を介して前記多層膜と重ねて設けられたゲート電極と、を有し、
    前記酸化物半導体層はインジウムを含み、
    前記酸化物半導体層は、前記第１の酸化物層と接して設けられ、
    前記第１の酸化物層は、前記酸化物半導体層よりも伝導帯下端のエネルギーが真空準位に近く、かつインジウムを含み、
    前記酸化物半導体層は、前記第１の酸化物層と対向して前記第２の酸化物層と接して設けられ、
    前記第２の酸化物層は、前記酸化物半導体層よりも伝導帯下端のエネルギーが真空準位に近く、かつインジウムを含むことを特徴とする半導体装置。
15. 請求項１４において、
    前記第１の酸化物層および前記第２の酸化物層は、伝導帯下端のエネルギーが前記酸化物半導体層よりも０．０５ｅＶ以上２ｅＶ以下真空準位に近いことを特徴とする半導体装置。
16. 請求項１３乃至請求項１５のいずれか一において、
    前記第１の酸化物層は結晶質であり、
    前記第１の酸化物層に含まれる結晶部のｃ軸は、前記第１の酸化物層の表面の法線ベクトルに平行であることを特徴とする半導体装置。
17. 請求項１３乃至請求項１６のいずれか一において、
    前記酸化物半導体層、前記第１の酸化物層および前記第２の酸化物層は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）であり、
    前記第１の酸化物層および前記第２の酸化物層は、前記酸化物半導体層よりもＭに対するＩｎの原子数比が小さく、Ｉｎに対するＭの原子数比が大きいことを特徴とする半導体装置。
18. 請求項１３乃至請求項１７のいずれか一において、
    前記酸化物半導体層の厚さが３ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、前記第１の酸化物層および前記第２の酸化物層の厚さが３ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
19. 請求項１３乃至請求項１８のいずれか一において、
    前記第１の酸化物層および前記第２の酸化物層の厚さが３ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。